A kernovit egy hidratált réz–vas arzenát ásvány, amelynek ideális kémiai képlete Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Ez egy arzénát ásvány, és a lirokonit fémvas-domináns analógja, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂OAz lirokonit–kernowit sorozatban a Fe³⁺ helyettesíti az Al³⁺-t egy strukturális helyen, anélkül hogy alapvetően megváltoztatná a teljes keretrendszert. A kernowit akkor határozott meg, amikor a vas(III)-ion a domináns foglalója ezen a helyen; a anyag, amelyben az alumínium dominál, lirokonit marad, még akkor is, ha színe erősen zöld.
A kőzet a régi példányokból ismert, valószínűleg a Cornwall-i St Day melletti Wheal Gorland bánya környékéről származik. Másodlagos kőzetként fordul elő egy rézben gazdag ásványösszetétel oxidált részén. A kernowit általában zöld, míg az alumíniumtúlsúlyú lirokonit gyakran kék vagy kékzöld. A szín növekedett vas-tartalomra utalhat, de nem tudja meghatározni az ásványt, mivel sok zöld példány, amelyet történelmileg lirokonitként jelöltek, analízis során is alumíniumtúlsúlyú marad.
Történelem és felfedezése a kernowitnak
A Kernowit 2020-ban lették jóvá új ásványfajként az International Mineralogical Association által, a IMA 2020-053 számú javaslat alapján. A formális ásványleírását 2021-ben publikálták. A típusanyag nem egy frissen gyűjtött minta; inkább egy történelmi minta, amely valószínűleg kb. 1800 környékén bányászották a Wheal Gorland helyen. Mielőtt újra megvizsgálták volna, a anyagot lirokonitnak jelölték, és több történelmi ásványgyűjteményben is volt, beleértve a cornwalli Philip Rashleigh és Sir Arthur Russell által összegyűjtött gyűjteményeket is.
A márványt a(z) után nevezték el Cornwall, a cornwalli nyelvű neve Cornwallnak. A választás a típusföldrajzi helyet tükrözi, nem egy meghatározott személyt. A kernowitot akkor azonosították, amikor a mineralógiai vizsgálatok azt mutatták ki, hogy a vas(III)-vas, nem pedig a gyorsan elszálló alumínium dominálja a megfelelő oktaédert koordinált helyet olyan anyagban, amely korábban a lirokonit csoportjába tartozott.
A felismerése egy összetett különbséget mutat egy ismert ásvány-sorozatban. Korábbi megfigyelések azt mutatták, hogy zöldabb lirokonit minták gyakran tartalmaznak több vasat, mint a kék példányok. Azonban az ezzel összefüggő vasgazdagodás egyedül nem indokolja egy külön faj meghatározását. A kernowit csak olyan anyagokban található, amelyekben a Fe³⁺ meghaladja az Al³⁺-t a releváns szerkezeti helyen. Ez a fajdefiníció követi a modern ásványnevezéktanban használt domináns összetevős szabályt.
Kernowit kialakulása és geológiai előfordulása
A kernowit a másodlagos ásvány, amely kavitéseket képez a kvartztartalmú gossanban. A gossan az oxidált, időjárásálló anyag, amely a szulfidokat tartalmazó őrlemény felett vagy körül alakul ki. A típusanyagban a kavitések rosszul differenciált mikrokristályos szürke szulfidokat és rosszul kristályos arzén-tartalmú fázisokat tartalmaznak, beleértve a farmakozideritot és az olivenit-csoportba tartozó ásványokat. Ez az együttállás összhangban van a primer réz-arszen szulfid-összetétel oxidációjának és módosulásának ásványképződésével.
A Kernowit kialakulása kupr, vas(III)-vas, arzén, oxigén, hidroxil-tartalmú folyadékok és víz elérhetőségét igényli. A kövületi folyamat során a primer szulfidok oxidációja Cu²⁺ és Fe³⁺ ionokat szabadíthat fel savas vagy helyileg semlegesített oldatokba. Az arzén az arzén-tartalmú szulfidokból vagy arzénidokból szabadulhat fel, és oxidáló körülmények között arzénát-szóra szállítható. Amikor ezek a komponensek nyitott térben, például gossanban található repedésekben és üregekben kölcsönhatásba kerülnek, hidratált réz-vas-arzénátok csapódhatnak le.
A kőzet hidratációs állapota azt mutatja, hogy a kialakulás közel a felszínhez vagy alacsony hőmérsékletű vízben történt, nem magmás feltételek között. Jelenléte a farmakoziderit és az olivenit-csoport kőzeteivel együtt helyi változásokat tükröz a pH-ban, redox-körülményekben, oldott fémek koncentrációjában és vízaktivitásban. Ilyen körülmények kis távolságokon is változhatnak ugyanabban az oxidált bányatömbben, lehetővé téve több réz- és vas-arszát tartalmú kőzet együttes kialakulását.
A kernowit kristálystruktúrája
A kernowit kristályosodik a monoclinic kristályrendszerben. A szerkezete egyetlen kristály röntgenkristállográfiai vizsgálatával lett meghatározva a térgruppa I2/a, nem szabványos beállítása a hagyományos tér csoportnak C2/cA szerkezet szorosan kapcsolódik a lirokonitéhoz, összhangban az Fe³⁺ helyettesítésével Al³⁺-ra, nem pedig a teljes építőkocka újraépítésével.
A szerkezet összetett arzenát-tetraéderből, hidroxil-tartalmú fém-központú poliéderből és vízmolekulákból áll. A réz azokat a helyeket foglalja el, amelyeket a Cu²⁺-vegyületek jellemző Jahn–Teller torzulás érint. Ez hosszabbított réz-oxigén koordinációs környezetet eredményez. A vas(III) egy oktaéderes koordinációs helyet foglal el, amely lirokonitban elsősorban a alumínium által foglalt. Az Al³⁺ cation helyének meghatározása nagyobb Fe³⁺ kationnal mérhető szerkezeti különbségeket eredményez, miközben ugyanazt a alapvető szerkezeti típust tartja meg.
A víz molekulák strukturálisan fontosak a kernowitben. Az ideális képlet négy vízmolekulát tartalmaz egy képlet egységre, továbbá négy hidroxilcsoportot. A vízmolekulák, a hidroxilcsoportok és az arzénát-tetraéderek oxigénatomjai közötti hidrogénkötés hozzájárul a hidratált szerkezet stabilitásához. A strukturális víz elvesztése vagy módosulása hatással lehet a kőzetre melegítés, desztrációs vagy hosszú távú átalakulás során.
A Kernowit fizikai és kémiai tulajdonságai
A kernit általában zöldtől az ezüstsárgáig terjedő színű. Színe a Cu²⁺ és Fe³⁺ jelenlétéhez kapcsolódik, bár a pontos árnyalat a szemcsék vastagságától, kristályiránytól, bevitelaktól, felületi állapottól és a vas- és alumínium arányától függ. Kis kristályokként vagy kristályaggregátumként előfordulhat a kvartos-gossan anyagok üregeinek falán. Mivel a megerősített anyag régi mintákból származik, és más másodlagos fázisokkal szorosan össze van nőve, sok hagyományos fizikai mérést korlátozott.
A ideális képlet, Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O, réz, vasfém-vasvas, arzénát, hidroxilcsoportokat és molekuláris víz tartalmaz. A típusanyag elektronmikroszonda elemzése, Raman-spektroszkópiai adatokkal kiegészítve, a valós összetételhez közel álló összetételt adott. Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂OEz az elemzés azt mutatja, hogy a típusanyag nem kémiai ideális: kis mennyiségű alumíniumot tartalmaz, és kis eltéréseket mutat réz, vas, arzén és víz-tartalmában. Ezek az eltérések jellemzőek a másodlagos hidratált ásványokra, és nem befolyásolják a fajmeghatározást, amikor a Fe³⁺ dominánsabb, mint az Al³⁺.
A kernowitot hidratált ásványként kell kezelni, amely érzékeny lehet a megváltozásra. A felületi deszorpció, időjárás, mikrorepedés és szomszédos arzenát fázisokkal való keveredés összetett analitikai eredményeket okozhat. Az optikai megjelenése és közelítő kémiai összetétele hasznos előzetes mutatók, de a határozott azonosításhoz kvantitatív elemzés és szerkezeti megerősítés szükséges.
Fajlak és fajták a Kernowit-ből
A Kernowitnek nincs hivatalosan elismert változata. A következő kifejezések összetevői vagy geológiai kapcsolatokat írnak le, nem pedig különálló változatokat:
- Vasal Kernowit: Anyag a liroconit–kernowit sorozatban, ahol a Fe³⁺ uralkodó a releváns strukturális helyen az Al³⁺ felett.
- Alumíniumtartalmú kernowit: A Kernowit tartalmazhat kis mennyiségű Al³⁺-t, ahogy a típusanyag elemzése is mutatja. Megmarad Kernowitként, amíg a Fe³⁺ uralkodó marad.
- Liroconit–Kernowitz középső anyag: Változó Fe³⁺ és Al³⁺ tartalmú minták a szilárdoldat-sorozatokban fordulnak elő. A kőzetnevet a domináns kation határozza meg, nem a szín.
- Zöld lirokonit: A zöld szín egyedül nem bizonyítja a kernowitet. Sok zöld minta továbbra is Al³⁺-domináns marad, és kémiai elemzés után lirokonitként kell azonosítani.
Hol található a Kernowite?
A megerősített típusföldrajzi helyszín a Wheal Gorland, St Day közelében Cornwallban, Angliában. A Wheal Gorland része volt az történelmileg fontos rézércskatonyának St Day körül, és főként rézércsek kinyerésére használták. A típuspéldány összefüggésben van a régi bányaterméssel, valószínűleg kb. 1800 körül gyűjtötték, majd később megőrizték múzeumi gyűjteményekben.
A márványt a kvartos gossan üregeiből jelzik, nem friss, megváltozatlan szulfid bányászatból. Azonnali kapcsolatai rosszul kristályos arzén fázisok, farmakosiderit, olivenit-csoportú ásványok és megkülönböztetetlen szürke szulfid anyag. Ez a környezet jellemző egy oxidált réz-arszen ásványképződésre.
A Kernowit nem kellene jelenleg széles körű ásványként, sok megerősített előfordulással kezelni. A formális definíciója új, és sok történelmi zöld példány, amely Cornwallból vagy más oxidált rézásványokból származik, valószínűleg nem volt vizsgálva modern mennyiségi és kristálytani módszerekkel. Azok a anyagok, amelyeket történelmileg vasban gazdag lirokonitnak írtak le, újraelemzésre szorulnak, mielőtt hozzárendelhetők a Kernowithoz.
Hogyan lehet felismerni a Kernowitot
A vizuális vizsgálat egy elsődleges utalást adhat, mivel a kernowitzit gyakran zöld és oxidált réz-arszenát kialakulásban fordul elő. Azonban a vizuális azonosítás megbízhatatlan. Réz-arszenátok, réz-foszfátok, hidratált vas-arszenátok és zöld lirokonit ugyanabban a környezetben fordulhatnak elő, és hasonlóak lehetnek egymáshoz kézibemutatóban vagy mikroszkóp alatt.
Az elektron-mikroösszegzés az elsődleges módszer annak megállapítására, hogy a releváns helyen melyik ion dominál: Fe³⁺ vagy Al³⁺. Az elemzésnek mérnie kell a réz, vas, alumínium, arzén és más lehetséges helyettesítő elemek tartalmát, miközben a víz és hidroxil-tartalomtól származó adatokat a sztochiometria alapján kell meghatározni, és lehetőség szerint spektroszkópiai módszerekkel is kiegészíteni. A Raman-spektroszkópia hasznos a arzénát-csoportok, hidroxil-csoportok és strukturális víz jelenlétének megerősítéséhez, különösen akkor, ha a kristályok túl kicsik ahhoz, hogy konvencionális tömeges módszerekkel dolgozhassanak.
A kristályrács szerkezetének legközvetlenebb megerősítését a egykristályos röntgenfolyam-diffúzió biztosítja, amikor megfelelő kristályt lehet izolálni. A porral történő röntgenfolyam-diffúzió, az elektrondiffúzió és az elektron visszecsattanásos diffúzió is segíthet az azonosításban, bár a kis szemcsék, rosszul kiváló, hidratált vagy más másodlagos fázisokkal összeolvadt szemcsék esetén az értelmezés nehéz lehet. Ezért a Kernowit megbízható azonosításához kombinálni kell a előfordulását, kémiai összetételét, Raman-adatokat és kristálytan bizonyítékot.
A főbb ásvány, amely megkülönböztetésre szorul, a lirokonit, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Kernowit és lirokonit ugyanazt a teljes szerkezeti típust mutatja, hasonló hidratációt, és szorosan kapcsolódó kémiai képleteket. A döntő kritérium az, hogy a kernowitban Fe³⁺ dominancia van, míg a lirokonitban Al³⁺ dominancia van. Más, kapcsolódó arzenátok, beleértve a farmakozideritet és az olivenit-csoport mineralokat is, eltérnek kristálystruktúrájukban, kation arányokban, hidratációjukban és optikai tulajdonságukban.
Alkalmazások és használati területek a Kernowitnél
A kernowitnek nincs meghatározott ipari, gyémánt-, dísz- vagy bányászati alkalmazása. Kizárólag korlátozott mennyiségben fordul elő másodlagos ásványként, és nem külön bányászatban kerül elő. Magas arzén-tartalma miatt nem alkalmas a szokásos kezelésre, ha nem vesznek megfelelő ásványi minta-kellemetlenségeket.
A használata elsősorban mineralógiai és analitikus. A kernowit a lirokonit–kernowit sorozat egy meghatározott vas(III)-vas-só végtagját biztosítja, és lehetővé teszi a történeti cornwalli réz-arszénát mintáink pontosabb osztályozását. A kőzet is felhasználható másodlagos arzénát képződésének tanulmányozására oxidált réz ásványkincsekben, különösen olyan esetekben, amikor a vas–alumínium helyettesítés hatással van a kőzet stabilitására és színére.